[发明专利]一种薄层材料方块电阻测试方法

说明书

本发明涉及一种薄层材料方块电阻测试方法，包括：在薄层材料的表面安装二个圆形或圆环形的电极；对所述电极之间的电阻进行测量；根据理论模型，从测量的所述电极之间的电阻、各所述电极的直径和所述电极之间的距离计算所述薄层材料的方块电阻。本发明的方法对电极直径没有限制，且圆环形电极在测量中和圆形电极有相同的功能，圆环形电极还有可能改善电极边缘与薄层材料的接触。

技术领域

本发明涉及一种导电薄层材料方块电阻测试方法，薄层材料包括单层或多层涂料和薄膜材料，这些薄层材料可能是独立的或受到非导电基片支撑的。

背景技术

方块电阻是薄层材料的重要电性能之一，它的精确测量是评估和监测半导体材料的重要手段。同时薄层材料在电子器件制作中得到广泛应用，它的方块电阻性能直接影响器件的质量。薄层金属、合金、半导体材料和基片上的导电涂层材料应用于半导体器件制造和电子线路连接，还有物体表面改性和防护。

目前的国家标准“GB/T 14141-2009硅外延层、扩散层和离子注入层薄层电阻的测定直排四探针法”对测试半导体材料薄层电阻的四探针法作了详细规定，要求探针针尖为半球形(半径为35μm-250μm)或平的圆截面(半径为50μm-125μm)。

直排四探针法中两端电极在样品中产生的电势场不可避免地受到中间两个测量电极的影响。这个标准严格要求相邻探针之间距离为1.59mm，限定了样品表面的测量范围。为了避免小探针接触点电加热对测量表面的影响，要求探针电流小于100mA，同时由于被测材料表面的探针压痕形状难以控制，需要进行重复测试以保证测量结果的可靠性和提高测量精度。总之直排四探针法测量薄层材料的方块电阻过程繁复，对测量仪器及操作技能要求很高，限制了它的更广泛应用。

而对于固体绝缘材料，国家标准“GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法”规定了采用同心环形电极测量平板材料表面电阻率的测定程序和计算方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种薄层材料方块电阻测试方法，能够改善现有技术中存在的上述困难，对电极直径没有限制，较大直径电极可以减小电极/基片界面接触电阻及电加热对样品表面的影响。

为了解决上述技术问题，本发明的一种薄层材料方块电阻测试方法，包括：在薄层材料的表面安装二个圆形或圆环形的电极；对所述电极之间的电阻进行测量；根据理论模型，从测量的所述电极之间的电阻、各所述电极的直径和所述电极之间的距离计算所述薄层材料的方块电阻。

根据本发明，计算由圆形或圆环形电极对通过直流电流时在薄层材料中产生的电势和电流场分布。同时提供一种计算电极对之间薄层材料中电阻的计算方法，然后通过测量这个电阻测定薄层材料的方块电阻。本发明的方法对电极直径没有限制，且圆环形电极在测量中和圆形电极有相同的功能，圆环形电极还有可能改善电极边缘与薄层材料的接触。

又，在本发明中，所述薄层材料为导电材料，包括金属材料、合金材料、或半导体材料。此外，所述薄层材料可包括单层材料或多层材料，且所述薄层材料可以是独立的或者由非导电基片支撑。

又，在本发明中，所述电极可连接于所述薄层材料和电路之间，所述电极可通过导电体表面受压接触、胶粘、焊接、电焊的方式连接于所述薄层材料。

又，在本发明中，所述薄层材料的厚度均匀，优选地，其不均匀度小于1％；且所述薄层材料的厚度远小于所述电极的直径，优选地，小于最小电极直径的1/10。

根据本发明，薄层材料中由圆形电极对通过直流电流时产生的电势和电流场分布在材料深度方向是均匀的,理论分析上可以按照二维场问题处理。

又，在本发明中，所述薄层材料的平面尺寸远大于所述电极之间的距离，优选地，大于10倍电极之间的距离，其中所述平面尺寸包括所述薄层材料的长、宽或直径。